Definizione di isolante elettrico

Le cariche negative del dielettrico vengono spostate verso la piastra carica positivamente a sinistra. Così facendo si crea un campo elettrico orientato verso sinistra che annulla parzialmente quello creato dalle armature. (L'intervallo vuoto è mostrato per chiarezza; un condensatore reale è totalmente riempito da dielettrico)
Si definiscono isolanti elettrici tutte quelle sostanze la cui conducibilità elettrica è estremamente bassa (in alcuni casi si può tranquillamente supporre nulla). Si differenziano quindi dai conduttori (per esempio i metalli), i quali hanno una bassissima resistività elettrica (inverso della conducibilità). Questa proprietà degli isolanti è dovuta al fatto che in loro è presente una banda energetica proibita molto ampia e che l'energia termica non basta ad eccitare gli elettroni a sufficienza per andare oltre tale banda. Pertanto la banda di conduzione, che si trova al di là, rimane vuota; la conduzione risulta impossibile. Gli isolanti si distinguono dai semiconduttori, i quali hanno la differenza di energia fra le due bande di 1 - 4 eV raggiungibile per molti elettroni del materiale (vedi statistica di Boltzmann) con la sola energia termica presente a temperatura ambiente.
Da notare è la differenza fra "isolante" e "dielettrico", molto spesso non considerata, anche perché nella maggior parte dei casi un dielettrico è anche un isolante e viceversa; "isolanti" sono quelle sostanze che si oppongono al passaggio della corrente, "dielettriche" sono invece quelle che hanno molecole che possono essere polarizzate e se vengono inserite in un condensatore diminuiscono la tensione fra le due armature del condensatore stesso.
Ogni materiale dielettrico è caratterizzato da due costanti: la permeabilità magnetica e la permittività elettrica del materiale. Da queste si deducono per ogni materiale una permeabilità magnetica relativa e una permittività elettrica relativa, riferite ai valori delle stesse costanti nello spazio vuoto.

Applicazioni [modifica]
La struttura atomica dei dielettrici rende la loro energia di ionizzazione relativamente elevata e quindi è interessante il loro utilizzo in condensatori. Infatti sotto l'azione di un campo elettrico ogni sostanza si ionizza diventando un conduttore. Dato che l'energia dovuta al campo elettrico in un condensatore è E = qV, dove q è la carica considerata e V è la tensione fra le due armature, i condensatori con dielettrici, potendo sopportare energie maggiori, possono conseguentemente sopportare tensioni maggiori rispetto all'aria od al vuoto migliorando le prestazioni del condensatore stesso.
Mettendo del dielettrico in un condensatore, la capacità C di quest'ultimo viene aumentata di un fattore εr, chiamata costante dielettrica relativa, tipica del dielettrico considerato:

dove ε0 è la costante dielettrica del vuoto, A l'area delle armature e d la distanza fra le armature stesse.
Questo succede perché il campo elettrico polarizza le molecole del dielettrico, producendo frazioni di cariche sulle armature che creano un campo elettrico opposto (antiparallelo) a quello già presente nel condensatore. Vedendo la situazione da un altro punto di vista si può dire che, con un dielettrico all'interno di un condensatore, all'aumentare del campo elettrico in esso aumenta la quantità di carica immagazzinativi. Difatti è: . Aumentando C e lasciando invariata V, q deve aumentare.

Le cariche negative del dielettrico vengono spostate verso la piastra carica positivamente a sinistra. Così facendo si crea un campo elettrico orientato verso sinistra che annulla parzialmente quello creato dalle armature. (L'intervallo vuoto è mostrato per chiarezza; un condensatore reale è totalmente riempito da dielettrico)